Sachgerechte Risikobewertung für erfolgreiche Brandschutzplanung

Brandschutzkonzepte erfordern eine objektbezogene Risikobewertung; das macht den Reiz, aber auch die ­Problemstellung dieser Planungsaufgaben aus. Wie können die Projektbeteiligten zu einer angemessenen und ­gemeinsamen Risikobewertung kommen? Der Beitrag stellt eine genau hierfür entwickelte Methodik vor.

Sachgerechte Risikobewertung für erfolgreiche Brandschutzplanung
Abb. 1: Geschossübergreifende Atrien (hier im Neuen Gymnasium Bochum) bedürfen stets einer differenzierten Betrachtung. Wesentliches Kriterium ist dabei, inwieweit vom Atrium unabhängige Rettungswege zur Verfügung stehen. (Foto: HALFKANN + KIRCHNER PartGmbB)

Mai 2017 / Von Udo Kirchner. Verzögerungen in der Genehmigung, Bauverzug und Kostenüberschreitung bei Großprojekten werden sicherlich zum einen ausgelöst durch offensichtliche Fehler und Mängel in der konstruktiven Umsetzung von Brandschutzmaßnahmen, andererseits (und dann oft auch mit weitreichenderen Folgen) durch eine fehlerhafte oder zumindest unter den Projektbeteiligten unterschiedliche Einschätzung und Bewertung der Brandgefahren. Es schreit geradezu nach einer belastbaren Methodik zu einer konsensfähigen Risikobewertung, um damit zu einheitlichen, genehmigungsfähigen Planungsgrundlagen zu kommen.
Die hier beschriebene Methodik entstand in der Gremienarbeit zur Fortschreibung des "Brandschutzleitfaden für Bundesbauten", der leider noch nicht zum Abschluss gebracht wurde. Der Unterzeichner hat daher in [1] eine Veröffentlichung vorgenommen.

Der Artikel ist in Ausgabe 2.2017 des FeuerTRUTZ Magazins (März 2017) erschienen.
Hier finden Sie weitere Informationen zum FeuerTRUTZ Magazin Ausgabe 2.2017

Grundlagen einer systematischen Risikoanalyse

Im baurechtlichen Bezugsrahmen erfordern Abweichungen schutzzielorientierte Kompensationsmaßnahmen oder den qualifizierten Nachweis, dass für die Verhältnisse des Einzelobjektes die ausreichende Sicherheit wegen besonderer Randbedingungen auch ohne zusätzliche, andere Maßnahmen erreicht ist. Es ist also stets eine sachgerechte Risikobewertung erforderlich, um ein Brandschutzkonzept zu erarbeiten, das einerseits eine ausreichende Brandsicherheit gewährleistet und andererseits effizient, sinnvoll und wirtschaftlich ist.
Hier ist eine Systematik zu beschreiben, welche die vielfältigen gegenseitigen Abhängigkeiten und Verknüpfungen analysiert und so herausarbeitet, welche Komponenten eines Brandschutzkonzeptes sich gegenseitig bedingen oder aufeinander aufbauen bzw. welche anderen ggf. weitgehend unabhängig voneinander wirken. Dies ermöglicht im Allgemeinen wie auch im konkreten Fall Fehleinschätzungen zu vermeiden, also z.B. Kompensationsmaßnahmen vorzusehen, die den beabsichtigten Zweck nicht erfüllen oder wesentliche Aspekte unbeachtet lassen. Diese systematische Analyse soll nachfolgend in den Grundzügen erläutert werden.
Zunächst wird für die einzelnen Komponenten des Brandschutzkonzeptes das beabsichtigte bzw. erreichbare Schutzziel näher beschrieben bzw. definiert. Dabei ist es zweckmäßig, unter den Kriterien des Sachschutzes und des Personenschutzes zu differenzieren, da – wie nachfolgend noch gezeigt werden wird – hieraus bereits recht unterschiedliche Aspekte resultieren können.
Ein weiteres Kriterium für eine sachgerechte Risikobewertung liegt in der zeitlichen Zuordnung der einzelnen Brandschutzkomponenten zu den typischen Phasen im Brandverlauf des Entstehungsbrandes, fortentwickelten Brandes oder gar Vollbrandes. Da mit der Zuordnung in diese Brandphasen zugleich auch das Ausmaß oder die Heftigkeit eines Brandereignisses korreliert, erschließt sich aus dieser Überlegung nicht nur eine weitere (zeitabhängige) Dimension, sondern verdeutlicht sich auch eine erste Interdependenz zwischen der einzelnen Brandschutzkomponente und deren Wirkung auf das Brandgeschehen.
Die Bedeutung der einzelnen Brandschutzkomponenten im Gesamtsystem wird am besten erkennbar, wenn man ihre Wirkung hinterfragt – ggf. ebenfalls differenziert unter Personenschutz- oder Sachschutzerwägungen. Um einen möglichst allgemeingültigen, abstrahierten Ansatz zu verfolgen, wird für die einzelnen Brandschutzkomponenten als Bezugsniveau gedanklich die bauaufsichtliche Mindestanforderung ­herangezogen und die Wirkung einer ­qualitativen oder quantitativen Reduzierung und die Wirkung einer Verbesserung gegenübergestellt. Selbstredend kann dies nicht gleichsam dogmatisch erfolgen, sondern lediglich eine Tendenz bzw. in der Gesamtschau die Bandbreite aufzeigen, die mit der entsprechenden Brandschutzkomponente bewirkt bzw. beeinflusst werden kann.
Als weiterer Aspekt kommt der Gebäudegeometrie in der praktischen Bewertung große Bedeutung zu. In kleinen Brand(entstehungs-)räumen können die Ventilationsbedingung, mitbestimmt durch Fenster und sonstige Öffnungen zum Außenraum, den Brandverlauf und die Brandausbreitung nachhaltig beeinflussen. In größeren Raumgeometrien, wie z.B. Hallen, ist demgegenüber i.d.R. ein ausreichendes Sauerstoffdargebot für eine kontinuierliche bzw. raschere Brandausbreitung zu erwarten. Ebenso gilt es, mehrgeschossige Gebäudegeometrien oder gar geschossübergreifende Lufträume in die Überlegungen einzubeziehen (s. Abbildung 1).

Sachgerechte Risikobewertung für erfolgreiche Brandschutzplanung
Abb. 2: Modellhafter Verlauf der Brandfläche für unterschiedliche Raumtypen (Quelle: Kirchner)

Zur Visualisierung kann modellhaft die über die Zeitachse anwachsende Brandherdfläche für die einzelnen Geometrietypen angetragen werden. Wie in Abbildung 2 vereinfachend dargestellt, wird in einem großen Brandraum die Brandfläche entsprechend der rot gezeichneten Kurve etwa einer Exponentialfunktion folgend zunächst langsamer und dann rascher ansteigen, sofern keine Löschmaßnahmen erfolgen. Bei kleineren Brandräumen ist gemäß der blau gezeichneten Kurve für die Brandentstehungsphase wegen der reduzierten Ventilationsbedingungen ein vergleichsweise geringerer Anstieg und eine zeitlich etwas verzögerte Ausbreitung zu erwarten. Im weiteren Kurvenverlauf ist dann als Einfluss der Umfassungsbauteile kein weiterer Anstieg, sondern eine zunächst leichte und danach zunehmende Reduzierung der (Gesamt-)Brandfläche zu erwarten, wenn man postuliert, dass das Brandgut kontinuierlich aufgezehrt wird und das Brandereignis schließlich mangels Masse endet.
Bei mehreren aneinander angrenzenden Räumen ist zunächst für den Brandraum ein analoger Verlauf festzuhalten und nach der Brandausbreitung in angrenzende Räume ein weiterer exponentieller Anstieg entsprechend dem gelb skizzierten Kurvenverlauf. Der Anstieg mag hier im Vergleich zum großen Brandraum zeitlich verzögert und insgesamt mit etwas geringerer Gradiente verlaufen, letztlich aber ohne Berücksichtigung eines Löscherfolges kontinuierlich anwachsen.

Beispielhafte Erläuterung einzelner Brandschutzkomponenten

Dieser systematische Ansatz wird beispielhaft zunächst an Flächen für die Feuerwehr erläutert. Diese dienen unter dem Aspekt des Sachschutzes dem Schutzziel der Ermöglichung der Brandbekämpfung, insbesondere in der Phase der Brandentstehung und Fortschreitung. Voraussetzung, damit diese Brandschutzkomponente greift und das beschriebene Schutzziel erfüllt, ist aber, dass eine rechtzeitige Alarmierung (verknüpft mit Brandmeldetechnik) und eine ausreichende Ortskenntnis der Feuerwehr (verknüpft mit aussagefähigen Einsatzunterlagen, z.B. Feuerwehrplan) vorliegt. Einschränkungen in der Auslegung von Flächen für die Feuerwehr können ggf. dazu führen, dass sich eine Brandausbreitung über den Raum oder die Nutzungseinheit hinaus ergibt, qualitative Verbesserungen lassen einen früheren Einsatz der Feuerwehr und damit einen größeren Löscherfolg und geringere Brandausbreitung erwarten.
Unter dem Aspekt des Personenschutzes kommt ergänzend als Schutzziel die Ermöglichung der Fremdrettung hinzu, die ebenfalls in der Phase der Brandentstehung und Brandfortschreitung greift, wobei aber von entscheidender Bedeutung ist, ob das Erfordernis zur Anleiterung besteht. Im Umkehrschluss kann also bei einem Brandschutzkonzept mit zwei baulichen Rettungswegen unter diesem Aspekt (ungeachtet der sonstigen hier dargestellten Wirkungen) kein Einfluss dieser Brandschutzkomponente berücksichtigt werden. Wenn allerdings die Anleiterung erforderlich ist, führen eine Reduzierung, d.h. ungünstige Verhältnisse, sei es durch nicht ausreichend dimensionierte oder nicht ausreichend zugängliche Aufstellflächen, ggf. zu Personenschäden auch außerhalb des Brandraumes. Eine wesentliche Verbesserung (selbstredend auch hier verknüpft mit der Voraussetzung einer rechtzeitigen Alarmierung und ausreichender Ortskunde) kann jedoch sogar dazu beitragen, die Personenrettung aus dem Brandraum selbst zu ermöglichen.

Sachgerechte Risikobewertung für erfolgreiche Brandschutzplanung
Abb. 3: Einfluss der Feuerwehrflächen auf den Brandverlauf in verschiedenen Gebäudegeometrien (Quelle: Kirchner)

Der Einfluss der Raumgeometrie soll hier in Abbildung 3 in dem vorstehend erläuterten Modell des zeitabhängigen Verlaufs der Brandherdfläche für die differenzierten Raumtypen dargestellt werden. Bei großen Brandräumen mögen günstige Voraussetzungen unter dem Kriterium des Feuerwehrzuganges zu einem Löscherfolg und damit einem Abbrechen des Kurvenanstieges und schließlich zu einer Reduzierung der Brandherdfläche bis zum Brandende führen, wie in der roten Kurve in gestrichelter Form skizziert.
Bei kleinem Brandraum ist der gleiche Effekt zu erwarten, wobei es von den Verhältnissen des Einzelfalles abhängen wird, ob dieser Effekt wie in der blau gestrichelten Kurve im Vergleich zum großen Brandraum zeitlich etwas später stattfindet, weil z. B. Einflüsse einer stärkeren Verrauchung die Brandbekämpfung erschweren. Analog könnte aber auch ein zeitlich vergleichsweise früherer Löscherfolg infolge der geringeren Eindringtiefe für Einsatzkräfte der Feuerwehr fallweise erwartet werden. Bei mehreren Räumen veranschaulicht die gelb gestrichelte Kurve den Effekt, dass wegen einer schlechteren Lokalisierung und Erreichbarkeit des Brandentstehungsraumes die Brandbekämpfung ggf. erst nach Ausbreitung im angrenzenden Raum durch Löschmaßnahmen beschränkt wird.
In dieser Weise kann nun eine Auswertung für sämtliche Brandschutzkomponenten bzw. Brandschutzthemen systematisch durchgeführt werden; beispielhaft weiterhin herausgegriffen wird der Feuerwiderstand der Bauteile.

Sachgerechte Risikobewertung für erfolgreiche Brandschutzplanung
Abb. 4. Denkmalgeschützte Gebäude erfordern zumeist eine detaillierte Analyse der verwendeten Bauteile und Baustoffe. Im Bild das Zeughaus in Berlin am Boulevard Unter den Linden, dessen Grundstein 1695 gelegt wurde und das heute das Deutsche Historische Museum beherbergt. (Foto: www.avda-foto.de)

Der Feuerwiderstand der Bauteile ist ein wesentliches Element der bauaufsichtlichen Brandschutzanforderungen, die dort in Abhängigkeit der Gebäudeklasse als Maß für die Höhe bzw. Geschossigkeit ausgewiesen werden (s. Abbildung 4). Wenn man berücksichtigt, dass auch hier in brandtechnischer bzw. brandphysikalischer Bewertung eine starke und ausschließliche Korrelation zur Nutzung und deren Brandlasten und daraus resultierenden Brandbeanspruchungen vorliegt, und weiterhin berücksichtigt, dass diese für die in den Landesbauordnungen behandelten Regelbauten und Wohnnutzungen eher unabhängig von der Gebäudehöhe oder Geschossigkeit vorliegen, so mag man erkennen, dass bereits das "Brandschutzkonzept der Landesbauordnung" andere, gegenseitige Abhängigkeiten berücksichtigt. Konkret werden hier die Verhältnisse einer verbesserten Feuerwehrzugänglichkeit und Durchführung von Löschmaßnahmen bei Gebäuden mit geringerer Höhe goutiert, aber ggf. auch Vorhaltemaße für die Sicherheit bei höheren Gebäuden vorgegeben, um gleichsam die Wahrscheinlichkeit des größeren Schadenausmaßes in diesem Fall zu beschränken. Die Grundzüge der in diesem Beitrag behandelten sachgerechten Risikobewertung sind also bereits in den Landesbauordnungen implementiert bzw. es lassen sich gerade die dort differenzierten Anforderungen zur Feuerwiderstandsdauer der Bauteile nur über eine sachgerechte Risikoanalyse begründen.

Sachgerechte Risikobewertung für erfolgreiche Brandschutzplanung
Abb. 5: Typische Friesenhäuser weisen zumeist über dem Hauptzugang einen Giebel aus Mauerwerk auf und gewährleisten so, dass dieser Flucht- und Angriffsweg nicht durch herabfallende Reetdachteile beeinträchtigt wird – eine perfekte Brandschutzlösung. (Foto: Kirchner)

Als Ziel unter Sachschutzerwägungen ist die Standsicherheit des Gebäudes zum Erhalt dessen Struktur zu benennen, die insbesondere in der Phase des fortgeschrittenen oder auch des Vollbrandes wirkt. Eine Reduzierung der Feuerwiderstandsdauer kann ggf. den Einsturz oder gar eine geschossübergreifende Zerstörung des Gebäudes bewirken, verbesserter Feuerwiderstand dessen Wahrscheinlichkeit verringern.
Unter den Erwägungen des Personenschutzes ermöglicht die Standsicherheit eine Verlängerung der Evakuierungszeiten, setzt allerdings als Randbedingung zusätzlich voraus, dass keine Beeinträchtigung durch sonstige Einflüsse, z.B. durch Rauchausbreitung, die zu rettenden Personen gefährdet. Eine Reduzierung der erforderlichen Feuerwiderstandsdauer kann insbesondere bei mehrgeschossigen Gebäuden dazu führen, dass Personen verschüttet werden, wohingegen ein überdimensionierter Feuerwiderstand einen eher geringeren Einfluss hat bzw. unter dem Einfluss der sonstigen Komponenten und Randbedingungen zurücktritt. Insbesondere für erdgeschossige Gebäude in der Nutzung ohne schlafende Personen dürften i.d.R. rein unter Personenschutzaspekten keine Bedenken gegen Gebäude ohne definierten Feuerwiderstand bestehen, wenn die übrigen Brandschutzkomponenten (insbesondere Fluchtweglängen etc.) ausreichend ausgelegt sind.

Sachgerechte Risikobewertung für erfolgreiche Brandschutzplanung - Tabelle: Sachgerechte Risikobewertung im Brandschutz
Tabelle: Sachgerechte Risikobewertung im Brandschutz

Fazit

Die vorstehend für einzelne Komponenten des Brandschutzkonzeptes dargestellte Bewertung kann methodisch für sämtliche Komponenten des Brandschutzes abstrakt – wie aber auch im konkreten Einzelobjekt – durchgeführt werden und wird in jedem Fall einen klareren Blick auf gegenseitige Abhängigkeiten wie auch Bearbeitungsschwerpunkte ermöglichen oder zumindest erleichtern.
Als Arbeitshilfe sind die Aspekte in [1] als tabellenförmige Aufstellung zusammengeführt, wie beigefügter Auszug zeigt. Die Tabelle versteht sich ausdrücklich nicht als dogmatische Dokumentation standardisierter Kompensationsmaßnahmen, zumal der vorstehend aufgezeigte Einfluss der Gebäudegeometrie in der Tabellendarstellung nicht berücksichtigt werden konnte bzw. einbezogen ist. Die Tabelle soll eine Arbeitshilfe sein, die eine methodische Bearbeitung im Einzelobjekt unter Berücksichtigung der jeweiligen Randbedingungen vereinfacht und so den Einstieg in eine sachgerechte Risikoanalyse als Grundlage für eine erfolgreiche Brandschutzplanung erschließt.

Autor

Dipl.-Ing. (FH) Bauingenieur VBI Udo Kirchner: Seit 1997 Geschäftsführender Partner bei Halfkann + Kirchner, Erkelenz; öbuv. Sachverständiger für vorbeugenden Brandschutz, IHK Aachen; Staatlich anerkannter Sachverständiger f. d. Prüfung des Brandschutzes, Ingenieurkammer Bau Nordrhein-Westfalen; Nachweisberechtigter bzw. Bauvorlagenberechtigter für vorbeugenden Brandschutz in Bayern, Hessen, Thüringen und dem Saarland.

Literatur

[1] Kirchner in: Bauphysik-Kalender 2016, Hrsg. Prof. Fouad

[2] AHO Heft 17: Leistungen für ­Brandschutz, Stand Juni 2015

Der Artikel ist im FeuerTRUTZ Magazin 2.2017 (März 2017) erschienen.
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